專利名稱：用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上的成像裝置和條形碼成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域，尤其涉及用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上的成像裝置和條形碼成像儀。
背景技術(shù)：
像常規(guī)的條形碼成像儀這種基于CCD或CMOS的成像設(shè)備通常具有有限的工作范圍，量級(jí)在5-61cm(～2-24英寸)。在許多情況下，這種成像設(shè)備被設(shè)計(jì)出手持的，或至少可以在給定的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，這樣在某種程度上補(bǔ)償了其有限的工作范圍。然而，仍然要求操作人員將成像設(shè)備放在合適的范圍內(nèi)以便產(chǎn)生足夠清晰即基本上聚焦的圖像；為了使到要成像的目標(biāo)的距離合適，這可能要求操作人員的嘗試和誤差解決方法。
在成像設(shè)備保持靜止的應(yīng)用中，比如在裝配線上，成像設(shè)備通常是固定的以便將條形碼符號(hào)成像到沿裝配線移動(dòng)的物體上，常規(guī)的工作范圍(即5-61cm)通常是可以接受的。在需要增大工作范圍的許多應(yīng)用中，含像變焦能力這種尖端科技的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)在內(nèi)的昂貴且復(fù)雜的成像裝置通常會(huì)被包括在條形碼成像儀之內(nèi)或與其一起使用，以增大它們的工作范圍。不過，這類成像裝置除去其昂貴的特點(diǎn)之外，通常還需要不斷地加以維護(hù)。因此，當(dāng)諸多應(yīng)用要求成像并解碼一維條形碼符號(hào)時(shí)，與基于激光的條形碼讀取器相比，這些裝置在市場(chǎng)上并不具有很好的競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)榛诩す獾臈l形碼讀取器具有可以相比的、甚至更大的工作范圍，并且通常更便宜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述內(nèi)容，在成像領(lǐng)域中，存在一種對(duì)不復(fù)雜的成像裝置的需求，該成像裝置應(yīng)可以被包括在基于圖像的一維條形碼成像儀之內(nèi)，該成像儀用于將一維條形碼符號(hào)、或標(biāo)記、記號(hào)、圖片等成像到橫跨光軸并沿成像裝置的擴(kuò)展工作范圍的多個(gè)焦平面中的一個(gè)焦平面之上。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面就是提供一種成像裝置，用于將一維條形碼符號(hào)、或標(biāo)記、記號(hào)、圖片等光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上，這些焦平面橫跨光軸并沿著成像裝置的擴(kuò)展工作范圍。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種用于成像一維條形碼符號(hào)、或標(biāo)記、記號(hào)、圖片等光學(xué)代碼或目標(biāo)的成像裝置，該成像裝置具有擴(kuò)展的工作范圍，可以與常規(guī)的基于激光的條形碼讀取器和基于圖像的條形碼成像儀相比，或者甚至大于它們的工作范圍。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供了一種基于圖像的條形碼成像儀，它包括不復(fù)雜的成像裝置并具有擴(kuò)展的工作范圍，該擴(kuò)展的工作范圍可以與常規(guī)的基于激光的條形碼讀取器和基于圖像的條形碼成像儀相比，或者甚至比后兩者的工作范圍還大。
與常規(guī)的條形碼成像儀的典型工作范圍5-61cm(約2到24英寸)相比，本發(fā)明的成像裝置和條形碼成像儀通過提供約5-102cm(約2到40英寸)的擴(kuò)展的工作范圍來實(shí)現(xiàn)上述這些方面和其它方面。本發(fā)明的成像裝置和基于圖像的條形碼成像儀并不需要復(fù)雜的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。這樣，在成像并解碼一維條形碼符號(hào)(以及在成像和處理標(biāo)記、記號(hào)、圖片等)這些方面，本發(fā)明的基于圖像的一維條形碼成像儀的性能可以與常規(guī)的基于激光的條形碼讀取器和基于圖像的條形碼成像儀相比，或者甚至比后兩者的性能還要優(yōu)越。
具體來講，根據(jù)本發(fā)明，提供了三種成像裝置實(shí)施例。在其中的兩個(gè)實(shí)施例中，提供了一種裝有至少一個(gè)物鏡的可移動(dòng)式支架，并且在一個(gè)附加的實(shí)施例中，提供了至少一個(gè)靜止的物鏡和附加的光學(xué)元件。各實(shí)施例包括至少一個(gè)固定的圖像傳感器陣列，用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像于其上。各成像裝置提供擴(kuò)展的工作范圍，約5-102cm。


參照附圖將描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的成像裝置；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的成像裝置；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的成像裝置；圖4是根據(jù)本發(fā)明的條形碼成像儀的側(cè)面透視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1-3，示出了根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的三種不同的實(shí)施例。圖4示出了在其中含有三種不同的成像裝置實(shí)施例之一以便成像并解碼條形碼符號(hào)(或成像并處理標(biāo)記、記號(hào)、圖片等)的一種條形碼成像儀。圖1-3所示的和此處所描述的成像裝置適合用于成像各種光學(xué)代碼或目標(biāo)，比如標(biāo)記、記號(hào)、圖片等，并且尤其適合用于成像一維條形碼符號(hào)，比如統(tǒng)一產(chǎn)品代碼(UPC)條形碼，并且具有約5-102cm(2-40英寸)的擴(kuò)展的工作范圍(即大于61cm或24英寸)。
第一實(shí)施例參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的成像裝置，并以標(biāo)號(hào)100指代它。成像裝置100包括具有一維固態(tài)圖像傳感器陣列104的圖像傳感器102以及透鏡組件106。透鏡組件106包括裝有至少一個(gè)物鏡107的支架105。
通過使用驅(qū)動(dòng)器114，支架105便可沿成像裝置100的光軸108移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)器114用于使至少一個(gè)物鏡107能夠?qū)⑾褚痪S條形碼符號(hào)這樣的光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器102上，其中光學(xué)代碼或目標(biāo)具有橫跨光軸108的平面并在空間上與多個(gè)焦平面1101-110n-1之一相關(guān)聯(lián)。在圖1中由兩個(gè)箭頭示出了支架105的移動(dòng)?；蛘?，預(yù)期只移動(dòng)透鏡組件106的支架105內(nèi)的至少一個(gè)物鏡107，而支架105本身保持不動(dòng)。
隨著透鏡組件106的支架105的移動(dòng)，上述至少一個(gè)物鏡107將多個(gè)焦平面1101-110n-1中的一個(gè)不同的焦平面110最佳地聚焦到一維固態(tài)圖像傳感器陣列104上。移動(dòng)透鏡組件106的支架105，直到在空間上與橫跨光軸108的平面相關(guān)聯(lián)的焦平面(或其部分)被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器102，因此，光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像(或其部分)被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器陣列104上。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)是一維條形碼符號(hào)時(shí)，如果條形碼成像儀(參看圖4)或成像系統(tǒng)的解碼器適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼由圖像傳感器陣列104檢測(cè)到并與條形碼符號(hào)相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)，則該光學(xué)代碼或目標(biāo)被確定為已被充分地或基本上聚焦了。條形碼成像儀輸出嘟嘟響的聲音或其它本領(lǐng)域已知的指示，以便表面該條形碼符號(hào)已經(jīng)被成功地解碼了。
如果該條形碼符號(hào)沒有被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼，則啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器114以便獲取支架105在光軸108上不同的位置設(shè)置，努力正確地或基本上地將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列104上。驅(qū)動(dòng)器114可由操作人員人工啟動(dòng)，例如按下條形碼成像儀(參看圖4)上的觸發(fā)按鈕，或當(dāng)意識(shí)到條形碼符號(hào)沒有被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼時(shí)由處理器自動(dòng)地啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器114。
或者，如果條形碼符號(hào)沒有被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼時(shí)，操作人員可通過移動(dòng)成像裝置100來人工改變透鏡組件106和光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離，因此可將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到不同的焦平面110上，直到表示了成功的讀取為止。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)是標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等時(shí)，如果根據(jù)像圖像處理與分析應(yīng)用程序這樣的特定應(yīng)用程序成功地處理了由圖像傳感器陣列104檢測(cè)到并與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)，則光學(xué)代碼或目標(biāo)就被確定為被充分地或基本上聚焦了。如果條形碼符號(hào)沒有被成功處理，則啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器114以獲得支架105在光軸108上不同的位置設(shè)置，努力準(zhǔn)確地或基本上將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列104之上。驅(qū)動(dòng)器114可由操作人員人工啟動(dòng)，例如按下條形碼成像儀(參看圖4)上的觸發(fā)按鈕，或當(dāng)意識(shí)到條形碼符號(hào)沒有被成功地解碼時(shí)由處理器自動(dòng)地啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器114。
或者，如果沒有成功地處理光學(xué)代碼或目標(biāo)，則操作人員可通過移動(dòng)成像裝置100來人工改變透鏡組件106和光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離，因此可將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到不同的焦平面110上，直到所成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)被成功地處理為止。
通常，標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等在尺寸方面比一維圖像傳感器陣列104要大，例如，是二維的。因此，在開始處理與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)之前，獲得了與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等的不同部分相對(duì)應(yīng)的附加像素行數(shù)據(jù)。附加像素行數(shù)據(jù)是通過使標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等成像并且通過人工地以從頂部往下或從底部往上的方式移動(dòng)條形碼成像儀而獲得的，該成像過程中所用的條形碼成像儀(參看圖4)具有成像裝置100并以連續(xù)成像模式運(yùn)行。隨著條形碼的移動(dòng)，便獲得了與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的多個(gè)像素行數(shù)據(jù)。
在連續(xù)成像模式期間獲得的并與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等的不同部分相對(duì)應(yīng)的各像素行數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器內(nèi)，直到全部(或足夠多的部分)的標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等都被成像為止。然后，處理器通過繪制或拼接已存儲(chǔ)的各像素行數(shù)據(jù)以產(chǎn)生被成像的標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等，然后處理所繪制的像素?cái)?shù)據(jù)，這樣來處理所存儲(chǔ)的像素行數(shù)據(jù)。使用成像裝置100來成像并解碼二維條形碼符號(hào)(比如，PDF417符號(hào)表示法的條形碼符號(hào))時(shí)執(zhí)行相似的步驟。
當(dāng)支架105(或至少一個(gè)物鏡107)位于某一給定位置處時(shí)，可以適當(dāng)且準(zhǔn)確解碼或成功處理光學(xué)代碼或目標(biāo)的那個(gè)焦平面屬于多個(gè)焦平面1101-110n-1構(gòu)成的焦平面全集。屬于該焦平面全集的各焦平面都可以充分地或基本上將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列104上。因此，并不存在某一個(gè)特定的焦平面可以充分地或基本上將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器104上；不過，存在一個(gè)特定的焦平面可以最佳地將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列104上，該焦平面被稱為最佳焦平面。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)被最佳地聚焦到圖像傳感器陣列104上時(shí)，橫跨光軸108的光學(xué)代碼或目標(biāo)平面在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)。不過，離最佳焦平面較遠(yuǎn)的一組焦平面和離最佳焦平面較近的一組焦平面也可以將光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像提供到圖像傳感器102上，該圖像被充分地或基本上聚焦以便于解碼和/或圖像處理與分析。較遠(yuǎn)和較近的焦平面組都構(gòu)成焦平面全集。
為使光學(xué)代碼或目標(biāo)被成功解碼和/或處理，橫跨光軸108的光學(xué)代碼或目標(biāo)平面并不需要在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)；它只需要與焦平面全集中的某一焦平面相關(guān)聯(lián)。如果光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面并不在空間上與焦平面全集中的某一焦平面相關(guān)聯(lián)，則有可能無法成功地解碼和/或處理該光學(xué)代碼或目標(biāo)。這樣，為使光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面在空間上與焦平面全集中的某一焦平面相關(guān)聯(lián)，將需要移動(dòng)支架105(或成像裝置)。
焦平面最好是二維長(zhǎng)方形平面，不過，可預(yù)期透鏡組件106可以包括用于產(chǎn)生三維焦平面和/或具有其它幾何形狀(例如，橢圓、圓、三角等)的焦平面并將它們聚焦到圖像傳感器102上的光學(xué)器件。
可進(jìn)一步預(yù)期，該光學(xué)器件可產(chǎn)生并聚焦其尺寸比圖像傳感器陣列104稍大一些的焦平面(或其部分)。例如，如果圖像傳感器陣列104的尺寸為1×1024，即一個(gè)像素行，則各焦平面110的尺寸為3×1024，使得與焦平面110相對(duì)應(yīng)的圖像的至少一部分覆蓋圖像傳感器陣列104的像素行。
圖像傳感器102包括電子器件(未示出)，用于輸出與在圖像傳感器陣列104上成像的圖像相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)。圖像傳感器陣列104包括圖像落于其上或聚焦于其上的像素行112。與各像素112相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)是由圖像傳感器102輸出的，用于解碼和/或圖像處理與分析。在圖4所示的條形碼成像儀的情況下，如本領(lǐng)域已知的那樣，來自于所有的像素112的像素?cái)?shù)據(jù)被發(fā)送到用于其解碼的解碼器。
圖像傳感器102最好是1×1024圖像傳感器，即具有一行1024個(gè)像素并且成像分辨率為1×1024的圖像傳感器，其特征在于它是一維圖像傳感器。圖像傳感器102提供光學(xué)代碼或目標(biāo)的優(yōu)良分辨率，其橫向平面在空間上與多個(gè)焦平面1101-110n-1之一相關(guān)聯(lián)。
透鏡組件106的至少一個(gè)物鏡107是常規(guī)的物鏡。支架105(或者，至少一個(gè)物鏡107)最好可以在0-100微米的范圍內(nèi)用驅(qū)動(dòng)器114來移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)器114用于改變被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器陣列104上的焦平面組。驅(qū)動(dòng)器114可以是2003年4月29日提交申請(qǐng)、美國申請(qǐng)序列號(hào)為10/425,344的共同待批的專利申請(qǐng)中所描述的驅(qū)動(dòng)器，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容整體引用在此作為參考?？梢灶A(yù)期，本領(lǐng)域中已知的其它類型的驅(qū)動(dòng)器也可用于沿光軸108移動(dòng)透鏡組件106。
圖1所示的成像裝置的工作范圍約為5-102cm(2-40英寸)。該工作范圍是從支架105與圖像傳感器102相反的那一端到在空間上成像裝置100可以充分地或基本上聚焦光學(xué)代碼或目標(biāo)的最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離。在只移動(dòng)至少一個(gè)物鏡107的成像裝置中，工作范圍是從至少一個(gè)物鏡107到在空間上成像裝置可以充分地或基本上聚焦光學(xué)代碼或目標(biāo)的最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離。
該工作范圍可以與常規(guī)的基于圖像的條形碼成像儀或基于激光的條形碼讀取器的工作范圍相比，或大于后兩者的工作范圍。如下文參照?qǐng)D4所述的那樣，當(dāng)條形碼成像儀內(nèi)包含成像裝置100時(shí)，可提供基于圖像的一維條形碼成像儀，其擴(kuò)展后的工作范圍(即，大于61cm或24英寸)約為5-102cm(2-40英寸)。
第二實(shí)施例圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的另一個(gè)實(shí)施例，并以標(biāo)號(hào)200來指代。在本實(shí)施例中，透鏡組件202包括至少一個(gè)物鏡204。透鏡組件202包括裝有至少一個(gè)物鏡204的支架205。支架205固定在相對(duì)于圖像傳感器206預(yù)定的距離處，并沿成像裝置200的光軸207放置。本實(shí)施例并不具有任何可移動(dòng)的組件。
圖像傳感器206是二維圖像傳感器202，并且最好是2×1024的圖像傳感器202。即，圖像傳感器206包括兩個(gè)一維圖像傳感器陣列208a、208b，它們分別具有一行像素行。在可選的實(shí)施例中，成像裝置200包括兩個(gè)像圖像傳感器102那樣的一維圖像傳感器，它們堆疊起來便與一個(gè)二維圖像傳感器類似。
透鏡組件202進(jìn)一步包括用于覆蓋圖像傳感器206的選擇像素211的光學(xué)元件210。光學(xué)元件210是從下面的組中選擇的玻璃，透鏡，全息光學(xué)元件，塑料，以及其它透明處理。各光學(xué)元件210可以具有與其它光學(xué)元件210相同或不同的預(yù)定的光學(xué)特性。
在較佳的實(shí)施例中，如圖2所示，只有一個(gè)圖像傳感器陣列208b的像素211被光學(xué)元件210覆蓋(用圓圈表示)。在可選的實(shí)施例中，各圖像傳感器陣列208的像素211是間隔著用光學(xué)元件210來覆蓋的，并且圖像傳感器206的每列像素中只有一個(gè)像素211是被光學(xué)元件210覆蓋的。
包括至少一個(gè)物鏡204和光學(xué)元件210的靜止的透鏡組件202將光學(xué)代碼或目標(biāo)(比如，一維條形碼符號(hào)，其平面橫跨光軸207并在空間上與多個(gè)焦平面2121-212n-1之一相關(guān)聯(lián))聚焦到圖像傳感器206的兩個(gè)一維圖像傳感器陣列208a、208b上。
具體來講，透鏡組件202將與光學(xué)代碼或目標(biāo)的上面一行214相對(duì)應(yīng)的圖像聚焦到上部的圖像傳感器陣列208a，并將與光學(xué)代碼或目標(biāo)的下面一行216相對(duì)應(yīng)的圖像聚焦到下面的圖像傳感器陣列208b。既然圖像傳感器206的下面一行216的像素211是用透鏡組件202的光學(xué)元件210覆蓋的，則與聚焦到上面的圖像傳感器陣列208a的圖像相比，聚焦到圖像傳感器陣列208b的圖像具有不同的聚焦質(zhì)量。
根據(jù)光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)于透鏡組件202的各組件的距離，和與光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的其它圖像相比，與光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)圖像將具有更為銳利的聚焦質(zhì)量。處理器可以執(zhí)行一組可編程的指令，以便通過分析各圖像相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)來確定與光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的哪一個(gè)圖像被充分地或基本上聚焦了，即具有更為銳利的聚焦質(zhì)量，并由各圖像傳感器陣列208將其輸出。
像素?cái)?shù)據(jù)可以根據(jù)若干本領(lǐng)域已知的用于確定聚焦質(zhì)量的特性(比如，強(qiáng)度、清晰度等)來分析。然后，與聚焦質(zhì)量更為銳利的圖像相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)被發(fā)送給用于解碼的解碼器和/或用于圖像處理與分析的處理器(或另一個(gè)處理器)。
在可選的實(shí)施例中，當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)是一維條形碼符號(hào)時(shí)，如果由圖像傳感器陣列208a、208b之一所輸出并且與條形碼符號(hào)相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)被條形碼成像儀(參看圖4)或成像系統(tǒng)的解碼器適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼，則該光學(xué)代碼或目標(biāo)就被確定為被充分地或基本上聚焦了。與頂部圖像傳感器陣列208a相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)被首先發(fā)送給解碼器，如果被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼，則解碼過程就完成了，并且條形碼成像儀輸出嘟嘟響的聲音或其它本領(lǐng)域已知的指示，以表明條形碼符號(hào)已被成功地解碼了。
如果發(fā)生誤讀或根本沒有讀取，則與底部圖像傳感器陣列208b相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)就被發(fā)送給解碼器，如果被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼，則解碼過程就完成了，并且條形碼成像儀會(huì)指示條形碼符號(hào)已被成功解碼。如果此刻沒有適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼該條形碼符號(hào)，則操作人員可以改變透鏡組件202與光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離，因此可將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到不同的焦平面212，直到指示讀取成功為止。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)是標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等時(shí)，如果根據(jù)特定的應(yīng)用程序(比如，圖像處理與分析應(yīng)用程序)成功地處理了由圖像傳感器陣列208a、208b之一所檢測(cè)到的并且與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)，則該光學(xué)代碼或目標(biāo)就被確定為已被充分地或基本上聚焦了。如果光學(xué)代碼或目標(biāo)沒有被成功處理，則操作人員可通過移動(dòng)成像裝置200來人工改變透鏡組件202與光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離，從而可以將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到不同的焦平面212上，直到被成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)被成功地處理為止。
通常，標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等在尺寸上大于一維圖像傳感器陣列208a、208b。因此，在開始處理與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)之前，先獲取與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等的不同部分相對(duì)應(yīng)的附加像素行數(shù)據(jù)。附加像素行數(shù)據(jù)是通過使標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等成像并且通過人工地以從頂部往下或從底部往上的方式移動(dòng)條形碼成像儀而獲得的，成像過程中所使用的條形碼成像儀(參看圖4)具有成像裝置200并以連續(xù)成像模式操作。隨著條形碼成像儀的移動(dòng)，便獲得了與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的多個(gè)像素行數(shù)據(jù)。
在連續(xù)成像模式期間獲得的并與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等的不同部分相對(duì)應(yīng)的各像素行數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器內(nèi)，直到全部(或足夠多的部分)的標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等都被成像為止。然后，處理器通過繪制或拼接已存儲(chǔ)的各像素行數(shù)據(jù)以產(chǎn)生被成像的標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等，然后處理所繪制的像素?cái)?shù)據(jù)，這樣來處理所存儲(chǔ)的像素行數(shù)據(jù)。使用成像裝置200來成像并解碼二維條形碼符號(hào)(比如，PDF417符號(hào)表示法的條形碼符號(hào))時(shí)執(zhí)行相似的步驟。
因?yàn)楣鈱W(xué)元件210的存在，與頂部圖像傳感器陣列208a所成像的一組焦平面(例如，21245-212n-1)相比，底部圖像傳感器陣列208b成像一組不同的焦平面(例如，多個(gè)焦平面2121-212n-1中的2121-21250)。根據(jù)至少一個(gè)物鏡204和光學(xué)元件210的排列和選擇，這兩組可能或不可能具有重疊的焦平面。因此，與第一實(shí)施例相比，當(dāng)至少一個(gè)物鏡204位于某一給定的位置時(shí)，本實(shí)施例可以將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到數(shù)目更多的焦平面上。
與圖像傳感器206相關(guān)聯(lián)的電子器件確定哪一個(gè)圖像傳感器陣列208充分地或基本上聚焦了與光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的圖像。因此，該電子器件等效地確定哪一個(gè)圖像傳感器陣列208成像了包括最佳焦平面(即最佳地將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器206上的那個(gè)焦平面212)在內(nèi)的那組焦平面。這是因?yàn)樽罴呀蛊矫鎸儆诔税ㄗ罴呀蛊矫嬷膺€包括至少一個(gè)焦平面212的焦平面組，該最佳焦平面充分地或基本上聚焦與光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的圖像。
不過，注意到，像針對(duì)第一實(shí)施例所描述的那樣，為使相應(yīng)的圖像被充分地或基本上聚焦，橫跨光軸207的光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面可能并不嚴(yán)格地在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)。還注意到，電子器件可能確定最佳焦平面被同時(shí)聚焦到圖像傳感器陣列208a和208b上。例如，在上述兩組焦平面的示例中，最佳焦平面可能是焦平面21247。在這種情況下，電子器件可選擇與頂部圖像傳感器或底部圖像傳感器陣列208相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)，以便于解碼和/或圖像處理與分析。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)被最佳地聚焦到圖像傳感器陣列208a、208b之一或兩者之上時(shí)，橫跨光軸207的光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)。不過，如針對(duì)第一實(shí)施例所描述的那樣，離最佳焦平面較遠(yuǎn)的一組焦平面和離最佳焦平面較近的一組焦平面也將光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像提供到圖像傳感器206之上，該圖像被充分地或基本上聚焦以便于解碼和/或圖像處理與分析。
為使光學(xué)代碼或目標(biāo)被成功地解碼和/或處理，橫跨光軸207的光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面并不需要在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)；它只需要與被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器206上的那組焦平面中的一個(gè)焦平面相關(guān)聯(lián)。例如，在上面的示例中，如果最佳焦平面是焦平面21236(根據(jù)圖像傳感器206與光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離)并且光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面在空間上與焦平面21230相關(guān)聯(lián)，則該光學(xué)代碼或目標(biāo)仍然被充分地或基本上聚焦，以便解碼和/或圖像處理或分析。
如果光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面并不在空間上與被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器206的頂部或底部圖像傳感器陣列208之上的那組焦平面中的一個(gè)焦平面相關(guān)聯(lián)，則光學(xué)代碼或目標(biāo)將有可能無法成功地被解碼和/或處理。這樣，為使光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面在空間上與被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器206上的那組焦平面中的一個(gè)焦平面相關(guān)聯(lián)，將需要移動(dòng)成像裝置200。
如第一實(shí)施例所示，焦平面最好是二維長(zhǎng)方形平面，不過，可預(yù)期透鏡組件202可以包括用于產(chǎn)生三維焦平面和/或具有其它幾何形狀(例如，橢圓、圓、三角等)的焦平面并將它們聚焦到圖像傳感器206之上的光學(xué)器件。
可進(jìn)一步預(yù)計(jì)，由透鏡組件202的光學(xué)器件產(chǎn)生并聚焦的兩行214、216的尺寸或面積比各圖像傳感器陣列208的面積稍大一些。例如，如果各圖像傳感器陣列208的尺寸為1×1024(即一行像素行)，則上述兩行214、216中的每個(gè)的尺寸都是3×1024，使得與上述兩行214、216中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的圖像的至少一部分覆蓋圖像傳感器陣列208的像素行。
與圖像傳感器206相關(guān)聯(lián)的電子器件輸出與落在圖像傳感器陣列208a、208b上的圖像相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)。圖像入射并聚焦到像素211上。與各像素211相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)是由圖像傳感器206輸出的，以便于解碼和/或圖像處理與分析。在圖4所示的條形碼成像儀的情況下，如本領(lǐng)域所已知的那樣，來自于所有的像素211的像素?cái)?shù)據(jù)被發(fā)送給用于其解碼的解碼器。
透鏡組件202的至少一個(gè)物鏡204是常規(guī)的物鏡。圖像傳感器206最好是2×1024的圖像傳感器，即具有兩行1024個(gè)像素并且成像分辨率為2×1024的圖像傳感器，其特征在于它是二維圖像傳感器。圖像傳感器206提供光學(xué)代碼或目標(biāo)的優(yōu)良分辨率，其橫向平面在空間上與多個(gè)焦平面2121-212n-1中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
圖2所示的成像裝置200的工作范圍約為5-102cm(2-40英寸)。該工作范圍是從透鏡組件202的末端(用字母“D”來指代)到在空間上成像裝置200能夠充分地或基本上聚焦光學(xué)代碼或目標(biāo)的最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離。該工作范圍可以與常規(guī)的基于圖像的條形碼成像儀和基于激光的條形碼讀取器的工作范圍相比，或比后兩者的工作范圍還要大。如下文參照?qǐng)D4所描述的那樣，當(dāng)條形碼成像儀(參看圖4)內(nèi)包括成像裝置200時(shí)，可以提供具有擴(kuò)展后的工作范圍(即，大于61cm或24英寸)的基于圖像的一維條形碼成像儀，該擴(kuò)展后的工作范圍約為5-102cm(2-40英寸)。
第三實(shí)施例參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的成像裝置，并以標(biāo)號(hào)300來指代它。成像裝置300包括具有一維固態(tài)圖像傳感器陣列304的圖像傳感器302以及透鏡組件306。透鏡組件306包括裝有至少一個(gè)物鏡310的第一支架308以及具有多個(gè)部分314A-D的第二支架312。本實(shí)施例與第一實(shí)施例相似，只不過添加了第二支架312。
第一支架308可以沿成像裝置300的光軸316移動(dòng)，以便使至少一個(gè)物鏡310能夠?qū)⒐鈱W(xué)代碼或目標(biāo)(比如，一維條形碼符號(hào))通過多個(gè)部分314A-D之一成像到圖像傳感器陣列304之上。該光學(xué)代碼或目標(biāo)具有橫跨光軸316的平面，并在空間上與多個(gè)焦平面3181-318n-1相關(guān)聯(lián)。
在圖3中用兩個(gè)箭頭示出了第一支架308的移動(dòng)。在可選的實(shí)施例中，可預(yù)計(jì)只移動(dòng)第一支架308中的至少一個(gè)物鏡310，而支架308本身保持靜止。
多個(gè)部分314A-D中的各部分包括多個(gè)光學(xué)元件320A-D之一，以便進(jìn)一步將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列304上并增加相對(duì)應(yīng)的入射到圖像傳感器陣列304上的圖像的聚焦質(zhì)量。第二支架312所載的多個(gè)光學(xué)元件320A-D是從下列中選擇的玻璃、透鏡、全息光學(xué)元件、塑料、以及其它透明材料。各光學(xué)元件320具有與其它光學(xué)元件320不同的預(yù)定的光學(xué)特性。在較佳的實(shí)施例中，多個(gè)部分314A-D中的一個(gè)部分314D并不具有光學(xué)元件320，即314D這部分是空的。
通過啟動(dòng)馬達(dá)322(比如，可操作地連接到支架312的伺服馬達(dá))旋轉(zhuǎn)支架312(順時(shí)針和/或逆時(shí)針)，可以移動(dòng)第二支架312的各光學(xué)元件320A-D，使它們按順序地進(jìn)入然后離開光軸316?？梢酝瑫r(shí)用驅(qū)動(dòng)器324使第一支架308(或至少一個(gè)物鏡310)沿光軸316移動(dòng)，或者當(dāng)?shù)诙Ъ?12移動(dòng)時(shí)可使第一支架308保持不動(dòng)。光學(xué)元件320與第一支架308(或至少一個(gè)物鏡310)的位置的各組合將多個(gè)焦平面3181-318n-1中不同的焦平面最佳地聚焦到一維固態(tài)圖像傳感器陣列304上?？深A(yù)計(jì)第二支架312可以具有其它幾何形狀，比如長(zhǎng)方形。
移動(dòng)第一和第二支架308、312中的至少一個(gè)，直到在空間上與橫跨光軸316的平面相關(guān)聯(lián)的焦平面(或其部分)被充分地或基本上被聚焦到圖像傳感器302上，因此光學(xué)代碼或目標(biāo)(或其一部分)的圖像被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器陣列304上。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)是一維條形碼符號(hào)時(shí)，如果由圖像傳感器陣列304檢測(cè)到的并且與該條形碼符號(hào)相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)被條形碼成像儀(參看圖4)或成像系統(tǒng)的解碼器適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼了，則該光學(xué)代碼或目標(biāo)被確定為充分地或基本上被聚焦了。條形碼成像儀輸出嘟嘟響的聲音或其它本領(lǐng)域已知的指示，以便表面該條形碼符號(hào)已經(jīng)被成功地解碼了。
如果該條形碼符號(hào)沒有被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼，則啟動(dòng)馬達(dá)322和/或驅(qū)動(dòng)器324以便將不同的部分314沿光軸316放置，和/或以便獲取第一支架308的不同的位置設(shè)置，努力準(zhǔn)確地或基本上地將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列304上。馬達(dá)322和/或驅(qū)動(dòng)器324可由操作人員人工啟動(dòng)，例如按下條形碼成像儀上的觸發(fā)按鈕，或當(dāng)意識(shí)到條形碼符號(hào)沒有被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼時(shí)由處理器自動(dòng)地啟動(dòng)馬達(dá)322和/或驅(qū)動(dòng)器324。
或者，如果條形碼符號(hào)沒有被適當(dāng)且準(zhǔn)確地解碼時(shí)，操作人員可通過移動(dòng)成像裝置300來人工改變透鏡組件306的各種元件和光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離，因此可將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到不同的焦平面318上，直到表示讀取成功為止。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)是標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等時(shí)，如果根據(jù)像圖像處理與分析應(yīng)用程序這樣的特定應(yīng)用程序成功地處理了由圖像傳感器陣列304檢測(cè)到并與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)，則光學(xué)代碼或目標(biāo)就被確定為被充分地或基本上聚焦了。如果光學(xué)代碼或目標(biāo)沒有被成功處理，則啟動(dòng)馬達(dá)322和/或驅(qū)動(dòng)器324以便使不同的部分314沿光軸316放置，和/或以便獲得第一支架308的不同的位置設(shè)置，努力準(zhǔn)確地或基本上將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列304之上。馬達(dá)322和/或驅(qū)動(dòng)器324可由操作人員人工啟動(dòng)，例如按下條形碼成像儀上的觸發(fā)按鈕，或當(dāng)意識(shí)到條形碼符號(hào)沒有被成功地解碼時(shí)由處理器自動(dòng)地啟動(dòng)馬達(dá)322和/或驅(qū)動(dòng)器324。
或者，如果沒有成功地處理光學(xué)代碼或目標(biāo)，則操作人員可通過移動(dòng)成像裝置300來人工改變透鏡組件306的各種元件和光學(xué)代碼或目標(biāo)之間的距離，因此可將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到不同的焦平面318上，直到所成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)被成功地處理為止。
通常，標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等在尺寸方面比一維圖像傳感器陣列304要大，例如，是二維的。因此，在開始處理與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的像素行數(shù)據(jù)之前，先獲得與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等的不同部分相對(duì)應(yīng)的附加像素行數(shù)據(jù)。附加像素行數(shù)據(jù)是通過使標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等成像并且通過人工地以從頂部往下或從底部往上的方式移動(dòng)條形碼成像儀而獲得的，該成像過程中所用的條形碼成像儀(參看圖4)具有成像裝置300并以連續(xù)成像模式運(yùn)行。隨著條形碼的移動(dòng)，便獲得了與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等相對(duì)應(yīng)的多個(gè)像素行數(shù)據(jù)。
在連續(xù)成像模式期間獲得的并與標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等的不同部分相對(duì)應(yīng)的各像素行數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器內(nèi)，直到全部(或足夠多的部分)的標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等都被成像為止。然后，處理器通過繪制或拼接已存儲(chǔ)的各像素行數(shù)據(jù)以產(chǎn)生被成像的標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等，然后處理所繪制的像素?cái)?shù)據(jù)，這樣來處理所存儲(chǔ)的像素行數(shù)據(jù)。使用成像裝置300來成像并解碼二維條形碼符號(hào)(比如，PDF417符號(hào)表示法的條形碼符號(hào))時(shí)執(zhí)行相似的步驟。
當(dāng)透鏡組件306的各種元件位于某一給定位置處時(shí)，可以適當(dāng)且準(zhǔn)確解碼或成功處理光學(xué)代碼或目標(biāo)的那個(gè)焦平面屬于多個(gè)焦平面3181-318n-1構(gòu)成的焦平面全集。屬于該焦平面全集的各焦平面都可以充分地或基本上將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列304上。因此，并不存在某一個(gè)特定的焦平面可以充分地或基本上將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器304上；不過，存在一個(gè)特定的焦平面可以最佳地將光學(xué)代碼或目標(biāo)聚焦到圖像傳感器陣列304上，該焦平面被稱為最佳焦平面。
當(dāng)光學(xué)代碼或目標(biāo)被最佳地聚焦到圖像傳感器陣列304上時(shí)，橫跨光軸316的光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)。不過，離最佳焦平面較遠(yuǎn)的一組焦平面和離最佳焦平面較近的一組焦平面也可以將光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像提供到圖像傳感器302之上，該圖像被充分地或基本上聚焦以便于解碼和/或圖像處理與分析。較遠(yuǎn)和較近的焦平面組都構(gòu)成焦平面全集。
為使光學(xué)代碼或目標(biāo)被成功解碼和/或處理，橫跨光軸316的光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面并不需要在空間上與最佳焦平面相關(guān)聯(lián)；它只需要與焦平面全集中的某一焦平面相關(guān)聯(lián)。如果光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面并不在空間上與焦平面全集中的某一焦平面相關(guān)聯(lián)，則有可能無法成功地解碼和/或處理該光學(xué)代碼或目標(biāo)。這樣，為使光學(xué)代碼或目標(biāo)的平面在空間上與焦平面全集中的某一焦平面相關(guān)聯(lián)，將需要移動(dòng)第一支架308、第二支架312和/或成像裝置300。
對(duì)于第一和第二實(shí)施例而言，焦平面最好是二維長(zhǎng)方形平面，不過，可預(yù)計(jì)透鏡組件306可以包括用于產(chǎn)生三維焦平面和/或具有其它幾何形狀(例如，橢圓、圓、三角等)的焦平面并將它們聚焦到圖像傳感器302上的光學(xué)器件。
可進(jìn)一步預(yù)期，該光學(xué)器件可產(chǎn)生并聚焦其尺寸或面積比圖像傳感器陣列304稍大一些的焦平面(或其部分)。例如，如果圖像傳感器陣列304的尺寸為1×1024，即一個(gè)像素行，則各焦平面318的尺寸為3×1024，使得與焦平面318相對(duì)應(yīng)的圖像的至少一部分覆蓋圖像傳感器陣列304的像素行。
圖像傳感器302包括電子器件(未示出)，用于輸出與入射到圖像傳感器陣列304上的圖像相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)。圖像傳感器陣列304包括圖像入射到其上或聚焦于其上的像素326。與各像素326相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)是由圖像傳感器302輸出的，用于解碼和/或圖像處理與分析。在圖4所示的條形碼成像儀的情況下，如本領(lǐng)域已知的那樣，來自于所有的像素326的像素?cái)?shù)據(jù)被發(fā)送到用于其解碼的解碼器。
圖像傳感器302最好是1×1024圖像傳感器，即具有一行1024個(gè)像素并且成像分辨率為1×1024的圖像傳感器，其特征在于它是一維圖像傳感器。圖像傳感器302提供光學(xué)代碼或目標(biāo)的優(yōu)良分辨率，其橫向平面在空間上與多個(gè)焦平面3181-318n-1之一相關(guān)聯(lián)。
透鏡組件306的至少一個(gè)物鏡310是常規(guī)的物鏡。第一支架308(或者，至少一個(gè)物鏡310)最好可以在0-100微米的范圍內(nèi)用驅(qū)動(dòng)器324來移動(dòng)，以便用于改變被充分地或基本上聚焦到圖像傳感器陣列304上的焦平面組。驅(qū)動(dòng)器324可以是2003年4月29日提交申請(qǐng)、美國申請(qǐng)序列號(hào)為10/425,344的共同待批的專利申請(qǐng)中所描述的驅(qū)動(dòng)器，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容整體引用在此作為參考?？梢灶A(yù)期，本領(lǐng)域中已知的其它類型的驅(qū)動(dòng)器也可用于沿光軸316移動(dòng)透鏡組件306。
圖3所示的成像裝置300的工作范圍約為5-102cm(2-40英寸)。該工作范圍是從第一支架308與圖像傳感器302相反的那一端到在空間上成像裝置300可以充分地或基本上聚焦光學(xué)代碼或目標(biāo)的最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離。在只移動(dòng)至少一個(gè)物鏡310而不移動(dòng)第一支架308的成像裝置中，工作范圍是從至少一個(gè)物鏡310到在空間上成像裝置可以充分地或基本上聚焦光學(xué)代碼或目標(biāo)的最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離。
該工作范圍可以與常規(guī)的基于圖像的條形碼成像儀或基于激光的條形碼讀取器的工作范圍相比，或大于后兩者的工作范圍。如下文參照?qǐng)D4所述的那樣，當(dāng)條形碼成像儀內(nèi)包含成像裝置300時(shí)，可提供基于圖像的一維條形碼成像儀，其擴(kuò)展后的工作范圍(即，大于61cm或24英寸)約為5-102cm(2-40英寸)。
對(duì)于第一和第三實(shí)施例而言，可預(yù)計(jì)移動(dòng)支架106、308(或透鏡107、310)使它們通過每一個(gè)可能的位置，并從每一個(gè)位置處使光學(xué)代碼或目標(biāo)成像。存儲(chǔ)與每個(gè)位置相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)，并在從每個(gè)位置處使光學(xué)代碼或目標(biāo)成像之后，使用比較算法來比較來自于每個(gè)位置的像素?cái)?shù)據(jù)以確定最佳的像素?cái)?shù)據(jù)。最佳的像素?cái)?shù)據(jù)就是具有最大強(qiáng)度的像素?cái)?shù)據(jù)。然后，解碼和/或處理最佳的像素?cái)?shù)據(jù)?？蛇M(jìn)一步預(yù)計(jì)解碼和/或處理并不與最佳像素?cái)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)。
條形碼成像儀上述第一到第三實(shí)施例的成像裝置可以被包括在各種成像設(shè)備中，其中可提供擴(kuò)展的工作范圍(即，大于61cm或24英寸)的便宜且不復(fù)雜的成像裝置是有優(yōu)勢(shì)的。一種這樣的成像設(shè)備就是如圖4所示的基于圖像的、一維條形碼成像儀，并以標(biāo)號(hào)400來指代它。
條形碼成像儀400包括裝有如上所述的一個(gè)成像裝置404的手持條形碼成像儀402；具有至少一個(gè)LED或其它發(fā)光設(shè)備的光源406；具有激光二極管407的瞄準(zhǔn)源405，用于將激光束瞄準(zhǔn)在要被成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)上；控制電路408；圖像電路410；以及無線操作時(shí)用的電池412。或者，條形碼成像儀400也可以設(shè)計(jì)成非無線操作。
控制電路408包括用于控制條形碼成像儀400的操作的處理器414，比如用于當(dāng)用戶按下觸發(fā)按鈕416時(shí)啟動(dòng)成像和解碼過程，用于控制光源406、瞄準(zhǔn)源405和通信電路410，用于確定光學(xué)代碼或目標(biāo)是否充分地或基本上被聚焦，用于以連續(xù)成像模式操作條形碼成像儀400，用于執(zhí)行一組可編程的指令以便解碼被成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)或控制解碼器418的操作以便于解碼被成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)，還用于執(zhí)行一組可編程的指令以便于處理被成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)。解碼器418可以位于如圖4所示的處理器414的外部，或位于處理器414內(nèi)。
控制電路408進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器415，用于參照上述三個(gè)實(shí)施例和操作指令(比如，用于使條形碼成像儀400在連續(xù)成像模式中工作的可編程指令集，可由處理器414來執(zhí)行)來存儲(chǔ)如上所述的像素行數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器415可以如圖4所示在處理器414的外部，或位于處理器414內(nèi)。
通信電路410包括天線420，天線420將表示經(jīng)解碼的和/或經(jīng)處理的光學(xué)代碼或目標(biāo)的數(shù)據(jù)輸出給外部計(jì)算設(shè)備，并且輸入本領(lǐng)域已知的、像用于改變條形碼成像儀402的至少一個(gè)工作參數(shù)這樣的數(shù)據(jù)。工作參數(shù)也可以通過下面的過程來改變使與至少一個(gè)工作參數(shù)相對(duì)應(yīng)的光學(xué)代碼或目標(biāo)成像，解碼和/或處理被成像的光學(xué)代碼或目標(biāo)，并且接下來改變用于表示經(jīng)解碼和/或處理過的光學(xué)代碼或目標(biāo)的至少一個(gè)工作參數(shù)。
條形碼成像儀400的工作范圍可以與常規(guī)的基于圖像的條形碼成像儀或基于激光的條形碼讀取器的工作范圍相比，或大于后兩者的工作范圍。條形碼成像儀400具有擴(kuò)展的工作范圍(即，大于61cm或24英寸)，約為5-102cm(2-40英寸)。
已經(jīng)描述過的本發(fā)明的實(shí)施例旨在解釋說明而非限制，并且并不旨在代表本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例。在不背離所附的權(quán)利要求書及在法律上得到承認(rèn)的等價(jià)方案中所闡明的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面的成像裝置，它包括至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列，各圖像傳感器陣列具有至少一行像素，用于獲取至少一行與聚焦于所述圖像傳感器陣列上的圖像相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)；以及具有至少一個(gè)物鏡的透鏡組件，所述物鏡沿所述成像裝置的光軸放置，所述透鏡組件用于將所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上，以便獲取與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的至少一部分相對(duì)應(yīng)的一行或兩行像素?cái)?shù)據(jù)之一，其中所述光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面在空間上與所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述光學(xué)代碼或目標(biāo)是從下列之中選出的條形碼符號(hào)，標(biāo)簽，記號(hào)，以及圖片。
3.如權(quán)利要求2所述的成像裝置，其特征在于，所述條形碼符號(hào)是一維和二維條形碼符號(hào)之一。
4.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置的工作范圍約為5cm到102cm。
5.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的支架上，以便于沿所述光軸移動(dòng)所述支架。
6.如權(quán)利要求5所述的成像裝置，其特征在于，用所述驅(qū)動(dòng)器在0到100微米的范圍中移動(dòng)所述支架。
7.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述透鏡組件包括多個(gè)光學(xué)元件，用于進(jìn)一步將所述圖像聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上。
8.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件選自玻璃，透鏡，全息光學(xué)元件，塑料，以及其他透明材料。
9.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件覆蓋所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列的至少一部分。
10.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括具有多個(gè)部分的支架，其中所述多個(gè)光學(xué)元件中的每一個(gè)都位于所述多個(gè)部分中相應(yīng)的一個(gè)部分處。
11.如權(quán)利要求10所述的成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)部分中的一個(gè)是開孔部分并不包括光學(xué)元件，并且所述成像裝置還包括可操作地耦合到所述支架上的馬達(dá)，以便于將所述開孔部分或所述多個(gè)光學(xué)元件之一沿所述光軸放置。
12.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括驅(qū)動(dòng)器，它可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的第一支架上，用于沿所述光軸移動(dòng)所述第一支架；以及馬達(dá)，它可操作地耦合到具有多個(gè)光學(xué)元件的第二支架上，其中所述驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)可以同時(shí)和不同時(shí)地工作以便同時(shí)和不同時(shí)地移動(dòng)所述第一支架和所述第二支架，從而進(jìn)一步將所述圖像聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上。
13.一種用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上的成像裝置，它包括具有一行像素的一維圖像傳感器陣列，用于獲取與聚焦于其上的圖像相對(duì)應(yīng)的一行像素?cái)?shù)據(jù)；以及具有至少一個(gè)物鏡的透鏡組件，所述物鏡沿所述成像裝置的光軸放置，所述透鏡組件用于將所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像聚焦到所述一維圖像傳感器陣列上，以便獲得與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的至少一部分相對(duì)應(yīng)的一行像素?cái)?shù)據(jù)，其中所述光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面在空間上與所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
14.如權(quán)利要求13所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置的工作范圍約為5到102厘米。
15.如權(quán)利要求13所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的支架上的驅(qū)動(dòng)器，以便于沿所述光軸移動(dòng)所述支架。
16.一種用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上的成像裝置，它包括兩個(gè)一維圖像傳感器陣列，各自具有至少一行像素，用于獲取與聚焦于其上的圖像相對(duì)應(yīng)的至少一行像素?cái)?shù)據(jù)；以及具有至少一個(gè)物鏡的透鏡組件，所述物鏡沿所述成像裝置的光軸放置，所述透鏡組件用于將所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像聚焦到所述兩個(gè)一維圖像傳感器陣列上，以便于獲取與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的至少一部分相對(duì)應(yīng)的兩行像素?cái)?shù)據(jù)，其中所述光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面在空間上與所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置的工作范圍約為5-102cm。
18.如權(quán)利要求16所述的成像裝置，其特征在于，所述透鏡組件包括多個(gè)光學(xué)元件，以便進(jìn)一步將所述圖像聚焦到所述兩個(gè)一維圖像傳感器陣列中的一個(gè)之上。
19.如權(quán)利要求18所述的成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件是從下列之中選擇的玻璃，透鏡，全息光學(xué)元件，塑料，以及其它透明材料。
20.如權(quán)利要求18所述的成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件覆蓋所述兩個(gè)一維圖像傳感器陣列中的至少一個(gè)的至少一部分。
21.一種用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上的成像裝置，它包括具有至少一行像素的一維圖像傳感器陣列，用于獲取與聚焦于其上的圖像相對(duì)應(yīng)的一行像素?cái)?shù)據(jù)；以及透鏡組件，它具有至少一個(gè)沿所述成像裝置的光軸放置的物鏡以及具有多個(gè)光學(xué)元件的支架，這些光學(xué)元件被配置成將所述多個(gè)光學(xué)元件中的至少一個(gè)沿所述光軸放置以便于將所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像聚焦到所述一維圖像傳感器陣列之上，從而獲得與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的至少一部分相對(duì)應(yīng)的一行像素?cái)?shù)據(jù)，其中所述光學(xué)代碼或目標(biāo)所在的平面在空間上與所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
22.如權(quán)利要求21所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置的工作范圍約為5-102cm。
23.如權(quán)利要求21所述的成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件是從下列之中選擇的玻璃，透鏡，全息光學(xué)元件，塑料，以及其它透明材料。
24.如權(quán)利要求21所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括驅(qū)動(dòng)器，它可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的第一支架上，用于沿所述光軸移動(dòng)所述第一支架；以及馬達(dá)，它可操作地耦合到具有多個(gè)光學(xué)元件的第二支架上，其中所述驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)可以同時(shí)和不同時(shí)地工作以便同時(shí)和不同時(shí)地移動(dòng)所述第一支架和所述第二支架，從而將所述圖像聚焦到所述一維圖像傳感器陣列上。
25.一種用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到多個(gè)焦平面上的條形碼成像儀，它包括初始化成像操作以便將所述光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)之上的裝置；以及成像裝置，它包括至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列，各自具有至少一行像素以便在所述成像操作期間獲取與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的圖像相對(duì)應(yīng)的至少一行像素?cái)?shù)據(jù)；以及透鏡組件，它具有沿所述成像裝置的光軸放置的至少一個(gè)物鏡以便在所述成像操作期間將所述圖像聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列之上，從而獲得與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的至少一部分相對(duì)應(yīng)的一行或兩行像素?cái)?shù)據(jù)之一，其中所述光學(xué)代碼或目標(biāo)所在平面在空間上與所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
26.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述光學(xué)代碼或目標(biāo)選自條形碼符號(hào)，標(biāo)簽，記號(hào)，以及圖片。
27.如權(quán)利要求26所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述條形碼符號(hào)是一維和兩維條形碼符號(hào)之一。
28.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述成像裝置的工作范圍約為5-102cm。
29.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述成像裝置進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)器，它可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的支架上以便沿所述光軸移動(dòng)所述支架。
30.如權(quán)利要求29所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器在0-100微米的范圍內(nèi)移動(dòng)所述支架。
31.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述透鏡組件包括多個(gè)光學(xué)元件，用于進(jìn)一步將所述圖像聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上。
32.如權(quán)利要求31所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件選自玻璃，透鏡，全息光學(xué)元件，塑料，以及其它透明材料。
33.如權(quán)利要求31所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述多個(gè)光學(xué)元件覆蓋所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列的至少一部分。
34.如權(quán)利要求31所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述成像裝置進(jìn)一步包括具有多個(gè)部分的支架，其中所述多個(gè)光學(xué)元件中的每一個(gè)都位于所述多個(gè)部分中相應(yīng)的一個(gè)部分處。
35.如權(quán)利要求34所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述多個(gè)部分之一是開孔的并且并不包括光學(xué)元件，并且所述成像裝置進(jìn)一步包括可操作地耦合到所述支架上的馬達(dá)，用于將所述開孔部分或所述多個(gè)光學(xué)元件之一沿所述光軸放置。
36.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述成像裝置進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)器，它可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的第一支架上，用于沿所述光軸移動(dòng)所述第一支架；以及可操作地耦合到裝有多個(gè)光學(xué)元件的第二支架上的馬達(dá)，其中所述驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)可以同時(shí)和不同時(shí)地工作以便同時(shí)和不同時(shí)地移動(dòng)所述第一支架和所述第二支架，從而進(jìn)一步地將所述圖像聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上。
37.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，還包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)的不同部分相對(duì)應(yīng)的多行像素?cái)?shù)據(jù)；以及處理器，用于處理所存儲(chǔ)的多行像素?cái)?shù)據(jù)。
38.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)是最佳焦平面。
39.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，其特征在于，所述多個(gè)焦平面中的所述至少一個(gè)是離最佳焦平面很遠(yuǎn)或很近的至少一個(gè)焦平面。
40.如權(quán)利要求25所述的條形碼成像儀，還包括用于將所述多個(gè)焦平面的不同的組聚焦到所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上的裝置。
41.如權(quán)利要求40所述的條形碼成像儀，其特征在于，用于聚焦所述多個(gè)焦平面的不同的組的裝置包括驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器可操作地耦合到裝有所述至少一個(gè)物鏡的支架上以便沿所述光軸移動(dòng)所述支架。
42.如權(quán)利要求40所述的條形碼成像儀，其特征在于，用于聚焦所述多個(gè)焦平面的不同的組的裝置包括馬達(dá)，所述馬達(dá)可操作地耦合到具有多個(gè)光學(xué)元件的支架上，并且所述馬達(dá)能夠?qū)⑺龆鄠€(gè)光學(xué)元件中的每一個(gè)都沿所述光軸放置。
43.一種使多個(gè)焦平面處的光學(xué)代碼或目標(biāo)成像的方法，所述方法包括如下步驟初始化成像操作，以便通過至少一個(gè)物鏡將所述多個(gè)焦平面中的至少一個(gè)焦平面處的光學(xué)代碼或目標(biāo)成像到至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列上；并且在所述成像操作期間，獲取在與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的一行和兩行像素?cái)?shù)據(jù)之一。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，還包括如下步驟確定是否至少一行像素?cái)?shù)據(jù)可以被解碼和/或被處理；并且如果確定至少一行像素?cái)?shù)據(jù)可以被解碼和/或被處理，則解碼和/或處理一行像素?cái)?shù)據(jù)。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，還包括如下步驟如果確定至少一行像素?cái)?shù)據(jù)無法被解碼和/或被處理，則移動(dòng)所述至少一個(gè)物鏡；并且重復(fù)所述初始化、獲取以及確定步驟，以及所述解碼和移動(dòng)步驟之一，直到所述至少一行像素?cái)?shù)據(jù)被解碼和/或被處理。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，還包括如下步驟移動(dòng)所述至少一個(gè)物鏡；重復(fù)所述初始化、獲取和移動(dòng)步驟，直到所述至少一個(gè)物鏡已通過每個(gè)位置；并且解碼和/或處理至少一行所獲得的像素?cái)?shù)據(jù)。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，還包括如下步驟存儲(chǔ)所述像素行數(shù)據(jù)；重復(fù)所述初始化和存儲(chǔ)步驟，直到與所述光學(xué)代碼或目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的多行像素?cái)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)；并且解碼和/或處理所述多行被存儲(chǔ)的像素行數(shù)據(jù)。
48.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)代碼或目標(biāo)選自條形碼符號(hào)，標(biāo)簽，記號(hào)，以及圖片。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述條形碼符號(hào)是一維和二維條形碼符號(hào)之一。
50.如權(quán)利要求43所述的方法，還包括如下步驟在所述至少一個(gè)物鏡與所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列之間放置至少一個(gè)光學(xué)元件。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件選自玻璃，透鏡，全息光學(xué)元件，塑料，以及其它透明材料。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件覆蓋所述至少一個(gè)一維圖像傳感器陣列的至少一部分。
全文摘要
提供了三種不復(fù)雜的成像裝置，在其中的兩種成像裝置中提供了用于裝有至少一個(gè)物鏡的可移動(dòng)式支架，在其它成像裝置中提供了至少一個(gè)靜止的物鏡和附加的光學(xué)元件。各實(shí)施例包括至少一個(gè)固定的成像傳感器陣列，用于將光學(xué)代碼或目標(biāo)成像于其上，比如一維條形碼符號(hào)、或標(biāo)簽、記號(hào)、圖片等。各成像裝置提供約為5－102cm的擴(kuò)展的工作范圍。成像裝置能夠被包括在條形碼成像儀內(nèi)，以便提供具有擴(kuò)展的工作范圍的不復(fù)雜的條形碼成像儀，該擴(kuò)展的工作范圍可以與常規(guī)的基于圖像的條形碼成像儀的工作范圍相比或大于常規(guī)的基于圖像的條形碼成像儀的工作范圍。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1839394SQ200480023738
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月7日
發(fā)明者梅于爾·帕特爾 申請(qǐng)人:訊寶科技公司, 梅于爾·帕特爾